Modèle acoustique global et synthèse sonore du bruit d'un véhicule : application aux véhicules ferroviaires

Train pass-by noise reduction can be reached by acting directly on acoustic sources which compose the train. Most of the time, reductions brought by these modified sources can be numerically estimated whereas their impact on global pass-by noise stays unknown. The software VAMPPASS is built to predict this impact. This study deals with a synthesis method implemented in a software called VAMPPASS and an acoustic source model is used to run out simulations. Equivalent sources are characterized either by numerical estimation or by experimental identification. In the first chapter, the state-of-the-art is presented, dealing with typical train sources radiation, synthesis methods and measurement protocols often used in railway field. The second chapter is dedicated to the development of VAMPPASS : the synthesis method implementation based on a time-frequency representation of pass-by, globally inversed by an Inverse Short Time Fourier Transform ; and the constraints concerning input data (for the source model and the pass-by scenario). The third chapter deals with equivalent sources characterization concerning the sound radiation of the traction auxiliaries. New measurement methods are proposed. The fourth chapter is entirely dedicated to the characterization of the rolling noise as it is the predominant source. A comparison between TWINS results (the reference software for rolling noise computation) and experimental data is carried out. In the fifth and last chapter, several validation studies of VAMPPASS are presented (based on comparisons of acoustic indicators and on listening tests). An example of study based on VAMPPASS calculations is finally presented.Du point de vue acoustique, un train est un ensemble de sources de bruit. Lorsqu'il s'agit de réduire son bruit au passage, une des options possibles est d'agir directement sur ces sources. S'il est possible de prévoir numériquement ou à l'aide de modèles physiques les émissions de nouvelles configurations de sources, l'impact des réductions ainsi obtenues sur le bruit global au passage n'est en général pas connu. C'est pour prévoir cet impact qu'un logiciel de simulation du bruit au passage a été développé : VAMPPASS. Celui-ci permet de calculer les indicateurs acoustiques standards du bruit de passage et de créer les échantillons sonores correspondants. Cette thèse s'est articulée autour de la méthode de synthèse implémentée dans le logiciel, ainsi que sur le modèle de sources qui va l'alimenter et sur la caractérisation de ces sources dites équivalentes à partir de données expérimentales ou numériques. Le premier chapitre brosse un état de l'art des modèles physiques des sources typiques présentes sur un train, des méthodes de synthèse qui ont été employées jusqu'alors et des méthodes de caractérisation existantes du bruit global et des niveaux de sources. Le deuxième chapitre est consacré à la réalisation de VAMPPASS : la méthode de synthèse employée, son adaptation au contexte et les contraintes en terme de données d'entrée. Dans le troisième chapitre, la caractérisation expérimentale des sources équivalentes des auxiliaires de traction est détaillée. La caractérisation du bruit de roulement, source prépondérante, fait l'objet du quatrième chapitre. Enfin, le dernier chapitre présente les études menées pour valider notre outil et un exemple d'utilisation de celui-ci

Experimental assessment of wheel/rail interaction force with rolling noise analysis

International audienceThe main source of noise from railway at conventional speeds is rolling noise. The wheel and the rail surfaces are not perfectly smooth, but contain small-amplitude roughness. This roughness causes vibration of the wheel and rail which radiate noise. Within the LECAV project (LECture Acoustique de la Voie, i.e. Acoustic reading of railway track) a method is developed to use the sound radiated by the wheel and the rail to characterize acoustics parameters of wheel track system during train running. These parameters will allow estimating rail roughness spectrum and potentially track decay rate. This method requires to have control over the acoustic radiation of the wheel and rail in order to estimate the interaction force between the two elements in the contact zone. The first part of this communication is devoted to the presentation of a measurement campaign that has been carried out on a test train parked on a railway track. The second part of the paper deals with the post-processing method. Results of the estimated excitation force from the simultaneous measurement of the acoustic sound pressure and vibration of the wheel are compared to the measured one to validate the metho

Modèle acoustique global et synthèse sonore du bruit d'un véhicule (application aux véhicules ferroviaires)

Du point de vue acoustique, un train est un ensemble de sources de bruit. Lorsqu'il s'agit de réduire son bruit au passage, une des options possibles est d'agir directement sur ces sources. S'il est possible de prévoir numériquement ou à l'aide de modèles physiques les émissions de nouvelles configurations de sources, l'impact des réductions ainsi obtenues sur le bruit global au passage n'est en général pas connu. C'est pour prévoir cet impact qu'un logiciel de simulation du bruit au passage a été développé : VAMPPASS. Celui-ci permet de calculer les indicateurs acoustiques standards du bruit de passage et créé les échantillons sonores correspondant. Cette thèse s'est articulée autour de la méthode de synthèse implémentée dans le logiciel, ainsi que sur le modèle de sources qui va l'alimenter et sur la caractérisation de ces sources dites équivalentes à partir de données expérimentales ou numériques. Le premier chapitre brosse un état de l'art des modèles physiques des sources typiques présentes sur un train, des méthodes de synthèse qui ont été employées jusqu'alors et des méthodes de caractérisation existantes du bruit global et des niveaux de sources. Le deuxième chapitre est consacré à la réalisation de VAMPPASS : la méthode de synthèse employée, son adaptation au contexte et les contraintes en terme de données d'entrée. Dans le troisième chapitre, la caractérisation expérimentale des sources équivalentes des auxiliaires de traction est détaillée. La caractérisation du bruit de roulement, source prépondérante, fait l'objet du quatrième chapitre. Enfin, le dernier chapitre présente les études menées pour valider notre outil et un exemple d'utilisation de celui-ci.Train pass-by noise reduction can be reached by acting directly on acoustic sources which composed the train. Most of time, reductions brought by these modified sources can be numerically estimated whereas their impact on global pass-by noise stays unknown. The software VAMPPASS is built to predict this impact. This study deals with synthesis method implemented in VAMPPASS and acoustic source model used to run out simulations. Equivalent sources are characterized either by numerical estimation or by experimental determination. In the first chapter, a state of the art is exposed, dealing with typical train sources radiation, synthesis methods and measurement protocols often used in railway field. The second chapter is dedicated to the development of VAMPPASS : the synthesis method implementation based on time-frequency representation of pass-by, globally inversed by an Inverse Short Time Fourier Transform ; and the constraints concerning inputs (source model and pass-by scenario). The third chapter deals with equivalent sources characterization concerning traction auxiliaries radiation. New measurement methods are proposed. The fourth chapter is entirely dedicated to rolling noise definition as it is the predominant source. A comparison between TWINS results (the reference software for rolling noise computation) and experimental data is leaded. In the fifth and last chapter, validation studies of VAMPPASS are presented (based on acoustic indicators comparisons and listening tests campaign). An example of study based on VAMPPASS calculations is finally exposed.AIX-MARSEILLE1-BU Sci.St Charles (130552104) / SudocSudocFranceF

Lecture acoustique de la voie ferrée: Présentation issue de la soutenance de thèse de Pierre-Émile Chartrain

National audienceLe bruit de roulement est la principale source de bruit des transports ferroviaires pour des vitesses conventionnelles. Il est causé par les impacts dus aux irrégularités microscopiques présentes sur les bandes de roulement du rail et de la roue, appelées rugosité.Afin d’évaluer et de gérer le bruit dans l’environnement, la directive Européenne 2002/49/CE impose la réalisation de cartographies du bruit dont celui des infrastructures ferroviaires. L’état acoustique de la voie ferrée peut être qualifié par le niveau de rugosité de ses rails et par son comportement dynamique qui servent de paramètres d’entrée des logicielsde prédiction du bruit dans l’environnement. Ces données sont généralement évaluées par des systèmes de mesures statiques, ce qui limite la caractérisation de la voie à quelques dizaines ou centaines de mètres.Cette communication présente les travaux de thèse de P-E. chartrain qui avait pour objectif de proposer et de valider une méthodologie de mesure de l’état acoustique de la voie (rugosité et comportement dynamique) qui permette de dépasser cette limitation et ainsi fournir les données mesurées sur l’ensemble du réseau ferroviaire français et européen aux modèles de prédiction de bruit en environnement. Le système nommé LECAV pour « LECture Acoustique de la Voie », consiste à mesurer et utiliser le bruit rayonné par la roue et la voie pour identifier la rugosité à la source de ce bruit. Ceci équivaut au problème inverse de la génération du bruit de roulement par la rugosité. Les gammes de fréquences de rayonnement distinctes et les positions de mesures acoustiques choisies proche de la voie (basses fréquences) et de la roue (hautes fréquences) permettent la séparation de leurs contributions acoustiques dans le bruit de roulement. Le problème inverse est alors résolu séparément pour la roue et pour la voie à l’aide du calcul de l’impédance acoustique

Optimization of acoustic measurement analysis for assessment of wheel/rail interaction force

International audienc

Prediction and audio synthesis of vehicle noise in urban area

6 pages - CDROMInternational audienc

Modèle global de synthèse sonore du bruit d'un véhicule au passage : application aux véhicules ferroviaires et routiers

National audienc

Synthesis of noise of operating vehicles: development within SILENCE of a tool with listening features

The European Integrated project SILENCE is dedicated to the reduction of railway and road noise in urban areas. Within this context, SNCF and LMA collaborate in the sub-project B in order to develop a pass-by sound simulation software. This global modelling tool will support parametric studies on the reduction of the noise of a train or a car pass-by, by providing standard indicators (time signature, sound pressure level) and sound samples. It will be used to determine the best combination of optimised sources, developed by manufacturers, in order to reduce the global pass-by noise. In the software, each simulation is based upon the definition of the acoustic sources and the pass-by scenario. Each physical acoustic source on the vehicle is represented by one or several point sources. These point sources radiate either pure tones or broadband noise. A dedicated algorithm is used to simulate each type in an efficient way to reduce the computation time. The characteristics of the sources are obtained either from numerical models, or from standstill and pass-by antenna measurements (carried out in the SILENCE project). As a large source such as a cooling system can not be modelled by several point sources located at close positions, a radiation pattern is allocated to the point source. Dedicated studies are in progress to measure the radiation pattern of classical sources on a train (two series of measurements on a 1:14 scale-model and on a train)